Άνθρωπος με παράλυση έγραψε κείμενο με τη σκέψη του

Οι νευροεπιστήμονες κατάφεραν να μεταφράσουν τα γνωστικά σήματα που σχετίζονται με την σύνταξη κειμένου σε πραγματικό χρόνο. Η νέα τεχνική είναι γρηγορότερη από την προηγούμενη μέθοδο, επιτρέποντας σε ένα άτομο με παράλυση να στείλει ένα κείμενο με ρυθμό 90 χαρακτήρων ανά λεπτό.

Οι ερευνητές σε συνεργασία με την BrainGate έχουν αναπτύξει ένα σύστημα που θα μπορούσε τελικά «να επιτρέψει σε άτομα με σοβαρά κινητικά προβλήματα όπως

παράλυση να επικοινωνούν μέσω κειμένου, email ή άλλες μορφές γραφής», σύμφωνα με τον Jaimie Henderson, συν-διευθυντής του Neural Prosthetics Translational Laboratory στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και έναν από τους συγγραφείς της νέας μελέτης.

Τα σήματα εγκεφάλου που προκαλούνται από σκέψεις και σχετίζονται με τη γραφή, μεταφράστηκαν σε κείμενο σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας σε έναν άνθρωπο με παράλυση να στείλει κείμενο με ρυθμό 16 λέξεων ανά λεπτό. Το σύστημα χρησιμοποιεί εμφυτεύματα εγκεφάλου και αλγόριθμο μηχανικής μάθησης για την αποκωδικοποίηση των σημάτων του εγκεφάλου που σχετίζονται με τη γραφή.

Η κοινοπραξία BrainGate έχει συμβάλει σημαντικά στην ανάπτυξη διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI) με την πάροδο των ετών, συμπεριλαμβανομένου ενός εξελιγμένου ρομποτικού βραχίονα ελεγχόμενου από τον εγκέφαλο, που παρουσιάστηκε το 2012. Το έργο για την ανάπτυξη της νέας διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή συγγραφής, διευθύνθηκε από τον Frank Willett, έναν ερευνητή στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και εποπτεύτηκε από τον νευροεπιστήμονα Krishna Shenoy από το Ιατρικό Ινστιτούτο Howard Hughes και τον Henderson.

Το 2017, ο Shenoy και οι συνάδελφοί του ανέπτυξαν ένα σύστημα σκέψης-κειμένου που βελτίωσε σημαντικά τις προηγούμενες τεχνικές, επιτρέποντας σε πιθήκους να στείλουν κείμενο με ρυθμό 12 λέξεων ανά λεπτό.

O συμμετέχων στο πείραμα ήταν ένας άντρας 65 ετών, ο οποίος τα τελευταία 10 χρόνια είχε παραλύσει από τους ώμους και κάτω μετά από τραυματισμό στο νωτιαίο μυελό.

“Δύο αισθητήρες, ο καθένας με διαστάσεις 4×4 mm, περίπου στο μέγεθος μιας ασπιρίνης, με 100 ηλεκτρόδια με πάχος τρίχας, τοποθετήθηκαν στα εξωτερικά στρώματα του κινητικού φλοιού του εγκεφάλου – την περιοχή που ελέγχει την κίνηση στην αντίθετη πλευρά του σώματος” εξήγησε ο Henderson. «Αυτά τα ηλεκτρόδια μπορούν να καταγράφουν σήματα από περίπου 100 νευρώνες» και τα προκύπτοντα σήματα «υποβάλλονται σε επεξεργασία από έναν υπολογιστή για την αποκωδικοποίηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας που σχετίζεται με τη σύνταξη μεμονωμένων γραμμάτων».

Κατά τη διάρκεια του πειράματος, ο ασθενής με παράλυση προσπάθησε να μετακινήσει το χέρι του για να γράψει λέξεις. Σκέφτηκε ότι «έγραφε τα γράμματα το ένα πάνω στο άλλο με ένα στυλό, σε ένα κίτρινο ταμπλό», ενώ ένας αποκωδικοποιητής πληκτρολόγησε κάθε γράμμα καθώς «ταυτοποιούνταν από το νευρικό δίκτυο», δήλωσε ο Henderson. Η ομάδα χρησιμοποίησε το σύμβολο > για να δηλώσει τα κενά μεταξύ λέξεων, «γιατί διαφορετικά δεν θα υπήρχε τρόπος να εντοπιστεί η πρόθεση να αφήσει ένα κενό», πρόσθεσε.

 

Το σύστημα μπόρεσε να διακρίνει μεμονωμένα γράμματα με περίπου 95% ακρίβεια. Ο Χέντερσον είπε ότι ο ρυθμός των 16 λέξεων ανά λεπτό είναι περίπου τα τρία τέταρτα της ταχύτητας που παρατηρείται συνήθως σε άτομα άνω των 65 ετών κατά την πληκτρολόγηση στα smartphone τους.

Τα αποτελέσματα είναι πολλά υποσχόμενα, αλλά το σύστημα έχει περιορισμούς. Πρώτα απ ‘όλα, είναι εξαιρετικά επεμβατικό, καθώς απαιτεί εγκεφαλική χειρουργική επέμβαση και εμφυτεύματα. Επίσης, το σύστημα πρέπει να μάθει τις γνωστικές αποχρώσεις του κάθε χρήστη. Η νέα προσέγγιση απαιτεί έναν «εξειδικευμένο υπολογιστή υψηλής απόδοσης ή ένα σύμπλεγμα υπολογιστών». Τέλος, το σύστημα απαιτεί από έναν τεχνικό να ρυθμίσει τη διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή και να εκτελέσει το λογισμικό.

Παρά τους περιορισμούς αυτούς, ο Henderson οραματίζεται μια πλήρως ώριμη έκδοση που θα είναι “ασύρματη, πάντα διαθέσιμη και με δυνατότητα αυτορύθμισης”. Όλοι αυτοί οι στόχοι είναι εφικτοί είπε, αλλά θα απαιτούσαν επένδυση πόρων που θα μπορούσαν ιδανικά να παρέχονται από μια εταιρεία και όχι από ένα ακαδημαϊκό εργαστήριο.

Κοιτώντας μπροστά, η ομάδα ελπίζει να μελετήσει τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος συντονίζει τις κινήσεις και να κατανοήσει πώς δημιουργείται ο λόγος από τον εγκέφαλο.

Από το secnews